JP2004017084A - リベット締結方法およびリベット締結装置 - Google Patents
リベット締結方法およびリベット締結装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004017084A JP2004017084A JP2002174834A JP2002174834A JP2004017084A JP 2004017084 A JP2004017084 A JP 2004017084A JP 2002174834 A JP2002174834 A JP 2002174834A JP 2002174834 A JP2002174834 A JP 2002174834A JP 2004017084 A JP2004017084 A JP 2004017084A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rivet
- fastened
- plate
- cylindrical portion
- stem
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J15/00—Riveting
- B21J15/02—Riveting procedures
- B21J15/027—Setting rivets by friction heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
- B23K20/1225—Particular aspects of welding with a non-consumable tool
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
- B23K20/127—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding friction stir welding involving a mechanical connection
Abstract
【課題】小さい加圧力でリベットを打ち込むことが可能で、かつ、高い締結強度を得ることが可能なリベット締結方法およびリベット締結装置を提案すること。
【解決手段】リベット締結装置１０は、第一円筒部１１、この第一円筒部１１に内包されたステム１２、第二円筒部１３およびこの第二円筒部１３に内包されたダイ１４を有し、ステム１２は、その先端にリベット１を保持した状態で回転可能で、かつ、被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ向かって下方向に移動可能であり、ダイ１４は、ステム１２の下方向への移動と連動して下方向へ移動可能である。そして、リベット１を回転させながら被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ押し当てて被締結板材Ｂ１，Ｂ２を摩擦熱で軟化させ、リベット１で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を攪拌しつつリベット１を被締結部材Ｂ１、Ｂ２へ圧入する。
【選択図】 図１
【解決手段】リベット締結装置１０は、第一円筒部１１、この第一円筒部１１に内包されたステム１２、第二円筒部１３およびこの第二円筒部１３に内包されたダイ１４を有し、ステム１２は、その先端にリベット１を保持した状態で回転可能で、かつ、被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ向かって下方向に移動可能であり、ダイ１４は、ステム１２の下方向への移動と連動して下方向へ移動可能である。そして、リベット１を回転させながら被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ押し当てて被締結板材Ｂ１，Ｂ２を摩擦熱で軟化させ、リベット１で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を攪拌しつつリベット１を被締結部材Ｂ１、Ｂ２へ圧入する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リベット締結方法およびリベット締結装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の板材を重ねてカシメ付ける方法の一つとして、ダイとポンチとを有する締結装置により被締結板材へセルフピアッシングリベットを打ち込む方法が知られている。
【０００３】
この方法は、セルフピアッシングリベットを自己貫通させて被締結板材を締結するもので、例えば、被締結板材がアルミニウム合金製であれば、セルフピアッシングリベットには鉄製やアルミニウム合金製のものが使用されることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の方法は、被締結板材に下穴をあけないで、セルフピアッシングリベットを打ち込むために、スポット溶接の３〜５倍もの加圧力を要する。このため、被締結板材へセルフピアッシングリベットを打ち込む場合には、加圧力の大きいリベット締結装置を必要とし、また、リベット締結装置が大型になると、その取回しの自由度が制限され、意図した位置にセルフピアッシングリベットを打ち込むことができないなど、リベット締結作業の作業効率が悪い。
【０００５】
そこで、本発明は、小さい加圧力でリベットを打ち込むことが可能で、かつ、高い締結強度を得ることが可能なリベット締結方法およびリベット締結装置を提案することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、請求項１の発明は、リベットを回転させながら被締結板材へ押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該リベットで前記被締結板材を攪拌しつつ当該リベットを前記被締結部材へ圧入する、ことを特徴とするリベット締結方法である。
【０００７】
かかるリベット締結方法によると、リベットで被締結板材に摩擦熱を発生させ、被締結板材を軟化（塑性流動化）させたうえで、リベットを被締結板材へ圧入する（打ち込む）ので、小さい加圧力でリベットを打ち込むことができる。また、被締結板材は、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【０００８】
請求項２の発明は、回転工具を回転させながら被締結板材の裏面に押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該回転工具で前記被締結板材を攪拌しつつ前記被締結板材の表面側からリベットを圧入する、ことを特徴とするリベット締結方法である。
【０００９】
かかるリベット締結方法によると、回転工具で被締結板材に摩擦熱を発生させ、当該被締結板材を軟化（塑性流動化）させたうえで、リベットを被締結板材へ圧入する（打ち込む）ので、小さい加圧力でリベットを打ち込むことができる。すなわち、回転工具で当該被締結板材を表面側まで摩擦攪拌して当該被締結板材を軟化させたうえでリベットを被締結板材へ圧入するので、リベットに作用させる加圧力が小さくても、被締結板材を締結することができる。また、被締結板材は、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【００１０】
また、請求項２に記載のリベット締結方法は、前記回転工具で前記リベットを摩擦攪拌した後に、当該リベットを前記被締結板材へ圧入することが好ましい。すなわち、リベットを摩擦攪拌した後に、被締結板材へ圧入することで、リベットの金属組織と被締結板材の金属組織とが混ざり合い、その締結強度がより強固なものになる。
【００１１】
同様に、請求項２の記載のリベット締結方法は、前記リベットを回転させながら前記被締結板材へ圧入することが好ましい。このようにすると、回転工具の回転だけでなく、リベットの回転によっても被締結板材に摩擦熱が発生するので、被締結板材が軟化（塑性流動化）するまでの時間が短くなる。すなわち、被締結板材の表面側はリベットにより、裏面側は回転工具によりそれぞれ摩擦熱が発生するので、一方の面だけに摩擦熱を発生させる場合に比べて、被締結板材が軟化するまでの時間を短縮することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、回転工具を回転させながら被締結部材に打ち込まれたリベットへ押し当てて当該リベットを摩擦熱で軟化させ、当該回転工具で前記リベットを攪拌して、リベットの先端を潰す、ことを特徴とするリベット締結方法である。
【００１３】
かかるリベット締結方法は、被締結部材に打ち込まれたリベット先端の潰し加工を摩擦攪拌により行うものであり、潰し加工に要する加圧力を低減することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、被締結板材の表面を押圧する第一筒部と、当該第一筒部と前記被締結板材を挟んで対向し、前記被締結板材の裏面を押圧する第二筒部と、前記第一筒部に内包され、前記第一筒部の内径と等しい外径を有するステムと、前記第二筒部に内包され、前記第二筒部の内径と等しい外径を有するダイとを有するリベット締結装置であって、前記ステムは、その先端にリベットを保持した状態で回転可能で、かつ、前記被締結板材へ向かって移動可能であり、前記ダイは、前記ステムの前記被締結板材方向への移動と連動して前記被締結部材から離れる方向へ移動可能である、ことを特徴とする。
【００１５】
かかるリベット締結装置によると、そのリベットを回転させながら被締結板材へ押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該リベットで前記被締結板材を攪拌しつつ当該リベットを前記被締結部材へ圧入することができる。すなわち、第一筒部と第二筒部とにより被締結板材を挟んだうえで、第一筒部に内包されたステムでリベットを回転させつつ当該ステムを被締結板材へ向かって移動させて当該被締結板材に押し当てると、リベットとの摩擦によって被締結板材が軟化する。そして、ステムをさらに被締結板材へ向って移動させると、リベットが軟化した被締結板材へ圧入され、被締結板材はリベットにより摩擦攪拌される。また、リベットを被締結板材へ圧入すると、塑性流動化した金属組織が押し退けられるが、ステムの動きと連動させて第二筒部に内包されたダイを被締結板材から離れる方向へ移動させて、第二筒部とダイとの間に生じた段差部分に前記の金属組織を流入させることで、加圧力が増大するのを抑制することができる。
【００１６】
請求項５の発明は、被締結板材の表面を押圧する第一筒部と、当該第一筒部と前記被締結板材を挟んで対向し、前記被締結板材の裏面を押圧する第二筒部と、前記第一筒部に内包され、当該第一筒部の内径と等しい外径を有するステムと、前記第二筒部に内包され、当該第二筒部の内径と等しい外径を有するダイと、前記ダイに内包され、当該ダイの内径と等しい外径を有する回転工具とを有するリベット締結装置であって、前記ステムは、その先端にリベットを保持した状態で、前記被締結板材へ向かって移動可能であり、前記回転工具は、回転可能で、かつ、前記被締結板材へ向かって移動可能であり、前記ダイは、前記回転工具の前記被締結板材方向への移動と連動して前記被締結部材内を移動可能である、ことを特徴とする。
【００１７】
かかるリベット締結装置によると、回転工具を回転させながら被締結板材の裏面に押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該回転工具で前記被締結板材を攪拌しつつ前記被締結板材の表面側からリベットを圧入することができる。すなわち、第一筒部と第二筒部とにより被締結板材のリベット締結位置を挟んだうえで、第二筒部に内包された回転工具で被締結板材を摩擦攪拌する。そして、被締結板材が軟化した状態で第一筒部に内包されたステムを被締結板材へ向って移動させると、ステムの先端に保持されたリベットが被締結板材へ圧入される。また、回転工具を被締結板材へ圧入すると、塑性流動化した金属組織が押し退けられるが、回転工具の動きと連動させて第二筒部に内包されたダイを被締結板材から離れる方向へ移動させて、第二筒部とダイとの間に生じた段差部分に前記の金属組織を流入させることで、回転工具を被締結板材へ挿入するための加圧力が増大するのを抑制することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載のリベット締結装置は、前記ステムが、その先端にリベットを保持した状態で回転可能であることが好ましい。このようにすると、被締結板材の表面側はリベットにより、裏面側は回転工具によりそれぞれ摩擦熱が発生する。すなわち、被締結部材が軟化するまでの時間を短縮することが可能で、したがって、リベット締結作業の作業効率が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、上下に重ねられた２枚のアルミニウム合金製の被締結板材（被締結部材）をリベットにより締結する場合を例示するが、さらに多くの枚数の被締結板材を締結する場合にも適用可能である。
【００２０】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、第１の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面を締結手順ごとに示した図である。
【００２１】
図１に要部を示す第１の実施形態に係るリベット締結装置１０は、第一円筒部１１、この第一円筒部１１に内包されたステム１２、第二円筒部１３およびこの第二円筒部１３に内包されたダイ１４を有する。
【００２２】
第一円筒部１１および第二円筒部１３は、それぞれ円筒形状であり、被締結板材Ｂ１，Ｂ２を挟んで対向する。また、第一円筒部１１は、上下に重ねられた２枚の被締結板材Ｂ１，Ｂ２のうち上側に位置する被締結板材Ｂ１の表面（上面）を押圧し、第二円筒部１３は、下側に位置する被締結板材Ｂ２の裏面（下面）を押圧する。すなわち、第一円筒部１１と第二円筒部１３とにより、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の突合せ面が密着することになる。
【００２３】
ステム１２は、第一円筒部１１に内包され、第一円筒部１１の内径と等しい外径を有する。ステム１２の先端には、リベット１を保持する保持部１２ａが形成されている。第１の実施形態では、保持部１２ａは、ステム１１の先端面に突出して形成され、リベット１に形成されたねじ穴１ｃに螺合するように、その周面にねじ山が形成されている。
なお、ステム１２は、モータなどの回転駆動手段（図示せず）に接続され、中心軸回りに回転可能であり、また、油圧機構（図示せず）などにより被締結板材Ｂ１，Ｂ２に向かって（図１では、下方向）移動可能である。
【００２４】
ダイ１４は、第二円筒部１３に内包され、第二円筒部１３の内径と等しい外径を有する。ダイ１４は、ステム１２の被締結板材Ｂ１，Ｂ２方向（図１では、下方向）への移動と連動して被締結部材Ｂ１，Ｂ２から離れる方向（図１では、下方向）へ移動する。
【００２５】
また、被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入されるリベット１は、第１の実施形態では、その上下に第一円筒部１１の内径と等しい外径を有するフランジ１ａ，１ｂがそれぞれ形成されている。すなわち、図１（ａ）に示すように、リベット１の中央部分は、上下部分に対してくびれており、リベット１をステム１２へ取り付けると、第一円筒部１１との間に空隙Ｖが形成される。また、リベット１の上面には、ステム１２の保持部１２ａに螺合するねじ穴１ｃが形成されている。
【００２６】
なお、リベット１の材質は、鉄、チタン、アルミニウムなど様々な金属、合金により構成することができるが、被締結板材Ｂ１，Ｂ２がアルミニウム合金製であれば、リサイクル性の向上、電食の防止、軽量化といった観点から、好適には、アルミニウム合金製とするのがよい。すなわち、アルミニウム合金製の被締結板材Ｂ１，Ｂ２に対して、鉄製のリベットを用いると、異種金属が混ざることになるため、リサイクルが困難になり、また、異種金属同士が接触することになるので、電食が発生しやすく、表面処理など錆対策が必要になる。さらに、鉄製のリベットで締結すると、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の重量が増大してしまう。また、リベット１で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を摩擦攪拌することから、リベット１の耐熱温度は、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の耐熱温度よりも高いことが好ましい。
【００２７】
次に、リベット締結装置１０でリベット１を圧入する手順を図１および図２を参照して説明する。
【００２８】
まず、図１（ａ）に示すように、ステム１２の保持部１２ａにリベット１を取り付けたうえで、リベット締結装置１０を所定の位置へ移動させ、第一円筒部１１と第二円筒部１３とにより被締結板材Ｂ１，Ｂ２を押さえ込む。このとき、第一円筒部１１の下面とリベット１の下面とが面一にされ、第二円筒部１３の上面とダイ１４の上面とが面一にされている。
【００２９】
次に、リベット１を被締結板材Ｂ１へ押し当てた状態で、ステム１２を回転させてリベット１を供回りさせる。なお、ステム１２の回転方向は、保持部１２ａがリベット１のねじ穴１ｃに螺合する方向（締め付ける方向）である。これにより、リベット１は、ステム１２と供回りすることになる。
【００３０】
被締結板材Ｂ１へ接触した状態でリベット１を回転させると、被締結板材Ｂ１に摩擦熱が発生し、この摩擦熱により被締結板材Ｂ１が次第に軟化（塑性流動化）する。そして、ステム１２を被締結板材Ｂ１へ向かって徐々に移動させると、図１（ｂ）に示すように、リベット１は軟化した被締結板材Ｂ１へ圧入され、また、被締結板材Ｂ１はリベット１により摩擦攪拌される。また、リベット１を被締結板材Ｂ１へ圧入したときに、リベット１により押し退けられた金属組織は、空隙Ｖへ流入する。
【００３１】
次に、図１（ｃ）に示すように、ステム１２でリベット１を回転させつつ下方へさらに移動させて、被締結板材Ｂ１，Ｂ２を順次摩擦攪拌するとともに、リベット１を下方へ圧入していく。そして、空隙Ｖが塑性流動化した被締結板材Ｂ１，Ｂ２の金属組織で満たされたら、ステム１２の被締結板材Ｂ１，Ｂ２方向への移動と連動させて、ダイ１４を被締結部材Ｂ１，Ｂ２から離れる方向（図１では、下方向）へ移動させ、リベット１の圧入に伴って押し退けられた被締結板材Ｂ１，Ｂ２の金属組織を、第二円筒部１３とダイ１４とに生じた段差部分に流入させる。
【００３２】
そして、図２（ａ）に示すように、リベット１を適宜な位置まで圧入したら、ステム１２の回転および下方向への移動を停止し、被締結板材Ｂ１，Ｂ２が冷却固化した後に、ステム１２を逆方向に回転させて、リベット１のねじ穴１ｃとステム１２の保持部１２ａとの螺合を解除する。
【００３３】
このように、リベット１を回転させながら被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ押し当てて被締結板材Ｂ１，Ｂ２を摩擦熱で軟化（塑性流動化）させるとともに、リベット１で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を攪拌しつつ、リベット１を被締結部材Ｂ１，Ｂ２へ圧入する（打ち込む）と、リベット１は、軟化した状態の被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入されることになるので、硬化した状態でリベットを打ち込む従来の方法に比べて、その加圧力を小さくすることができる。したがって、リベット締結装置１０を小型化することが可能で、これに伴ってリベット締結装置１０の取回しの自由度が増すので、リベット締結作業の作業効率が向上する。
【００３４】
また、被締結板材Ｂ１，Ｂ２は、図２（ｂ）に示すように、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【００３５】
また、リベット１の高さ方向の中央が窪んでいることにより形成される空隙Ｖに軟化した状態の被締結板材Ｂ１，Ｂ２が充填され、この軟化した被締結板材Ｂ１，Ｂ２がその後に冷却固化することで、リベット１の抜止めが自ずと形成されるので、強固な接合を行うことができる。
【００３６】
なお、リベット１の形状は、前記のものに限定されることはなく、例えば、図３に示すように、攪拌用の突起部１ｄをフランジ１ａに形成して、摩擦攪拌性能を向上させてもよい。また、図示は省略するが、リベット１の外周面に攪拌翼を設けるなどして、摩擦攪拌性能をさらに向上させてもよい。
【００３７】
また、第１の実施形態では、ステム１２のみが回転する構成であったが、これに限定されることはなく、ダイ１４を回転可能に構成してもよい。ステム１２を回転させるときに、これに同期してダイ１４を回転させると、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の双方に摩擦熱が発生するため、より短時間で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を軟化させることができる。
【００３８】
また、第１の実施形態では、リベット１のねじ穴１ｃにステム１２の保持部１２ａを螺合させたが、これに限定されることはなく、例えば、リベット１にねじ穴１ｃの替わりとして六角穴を設けるとともに、保持部１２ａをこの六角穴に嵌合する断面六角形状に形成して、リベット１を保持するようにしてもよい。このようにすると、リベット１からステム１２を取り外し易くなる。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、図面を参照して説明する。図４および図５は、第２の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面を締結手順ごとに示した図である。
【００４０】
図４に要部を示す第２の実施形態に係るリベット締結装置２０は、第一円筒部２１、この第一円筒部２１に内包されたステム２２、第二円筒部２３、この第二円筒部２３に内包されたダイ２４およびこのダイ２４に内包された回転工具２５を有する。
【００４１】
第一円筒部２１および第二円筒部２３は、それぞれ円筒形状であり、被締結板材Ｂ１，Ｂ２を挟んで対向する。また、第一円筒部２１は、上下に重ねられた２枚の被締結板材Ｂ１，Ｂ２のうち上側に位置する被締結板材Ｂ１の表面（上面）を押圧し、第二円筒部２３は、下側に位置する被締結板材Ｂ２の裏面（下面）を押圧する。すなわち、第一円筒部２１と第二円筒部２３とにより、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の突合せ面が密着することになる。
【００４２】
ステム２２は、第一円筒部２１に内包され、第一円筒部２１の内径と等しい外径を有する。ステム２２の先端には、リベット２を保持する保持部２２ａが形成されている。第２の実施形態では、保持部２２ａは、ステム２２の先端に突出して形成され、リベット２に形成された溝部２ａと係合する。
なお、ステム２２は、被締結板材Ｂ１，Ｂ２に向かって（図４では、下方向）移動可能に構成されている。
【００４３】
ダイ２４は、第二円筒部２３に内包され、第二円筒部２３の内径と等しい外径を有する。ダイ２４は、回転工具の被締結板材Ｂ１，Ｂ２方向（図４では、上方向）への移動と連動して被締結板材Ｂ１，Ｂ２から離れる方向（図４では、下方向）へ移動可能に構成されている。
【００４４】
回転工具２５は、ダイ２４に内包され、ダイ２４の内径と等しい外径を有し、先端面にプローブ２５ａが突出して形成されている。
また、回転工具２５は、モータなどの回転駆動手段（図示せず）に接続され、中心軸回りに回転可能であり、また、被締結板材Ｂ１，Ｂ２に向かって（図４では、上方向）移動可能である。
【００４５】
また、リベット２は、第２の実施形態では、円錐台形状に形成され、図４（ａ）に示すように、その上部の外径が第一円筒部２１の内径と等しくなるように形成されている。また、リベット２の上面には、ステム２２の保持部２２ａと係合する溝部２ａが形成されている。
【００４６】
次に、リベット締結装置２０でリベット２を圧入する手順を図４および図５を参照して説明する。
【００４７】
まず、図４（ａ）に示すように、第一円筒部２１の内部にリベット２を内包した状態でリベット締結装置２０を所定の位置へ移動させるとともに、第一円筒部２１と第二円筒部２３とにより被締結板材Ｂ１，Ｂ２を押さえ込む。このとき、第一円筒部２１の下面とリベット２の下面とが面一にされ、第二円筒部２３の上面とダイ２４の上面と回転工具２５のプローブ２５ａとが面一にされている。
【００４８】
次に、リベット２をステム２２で被締結板材Ｂ２へ押し当てた状態で、回転工具２５を回転させ、被締結板材Ｂ２を摩擦熱により軟化（塑性流動化）させる。
【００４９】
図４（ｂ）に示すように、回転工具２５を被締結板材Ｂ２へ向かって上方へ移動させると、回転工具２５により被締結板材Ｂ２が摩擦攪拌される。また、軟化した被締結板材Ｂ２が押し退けられるので、回転工具２５の被締結板材Ｂ１，Ｂ２方向（図４では、上方向）への移動と連動させてダイ２４を被締結部材Ｂ１，ｂ２から離れる方向（図４では、下方向）へ移動させ、第二円筒部１３とダイ１４とに生じた段差部分に軟化した被締結板材Ｂ２の金属組織を流入させる。
【００５０】
回転工具２５を上昇させて被締結板材Ｂ１，Ｂ２を摩擦攪拌し、最終的には、図４（ｃ）に示すように、回転工具２５をリベット２の下部まで挿入してリベット２の下部を摩擦攪拌する。このとき、リベット２は、溝部２ａがステム２２の保持部２２ａに係合しているので、回転工具２５と供回りすることはない。
【００５１】
そして、図５（ａ）に示すように、回転工具２５を回転させつつ下方向へ移動させるとともに、ステム２２を下方向へ移動させ、リベット２を被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入する。また、ダイ２４は、回転工具２５の動きに合わせて上昇させる。
【００５２】
このように、回転工具２５を回転させながら被締結板材Ｂ２の裏面に押し当てて、被締結板材Ｂ２を摩擦熱で軟化（塑性流動化）させ、回転工具２５で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を攪拌しつつ被締結板材Ｂ１の表面側からリベット２を圧入する（打ち込む）と、リベット２は、軟化した状態の被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入されることになるので、硬化した状態でリベットを打ち込む従来の方法に比べて、その加圧力を小さくすることができる。したがって、リベット締結装置２０を小型化することが可能で、これに伴ってリベット締結装置２０の取回しの自由度が増すので、リベット締結作業の作業効率が向上する。
【００５３】
また、被締結板材Ｂ１，Ｂ２は、図５（ｂ）に示すように、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【００５４】
さらに、回転工具２５でリベット２の下部を摩擦攪拌しつつ、リベット２を被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入すると、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の金属組織とリベット２の金属組織とが混ざり合った状態になるので、その締結強度が大きくなる。
【００５５】
なお、第２の実施形態では、リベット２に溝部２ａにステム２２の保持部２２ａを係合して、リベット２が回転工具２５と供回りするのを防止したが、これらを設けずにリベット２の供回りを許容してもよい。
【００５６】
（第３の実施形態）
最後に第３の実施形態を、図面を参照して説明する。図６は、第３の実施形態に係るリベット締結装置の要部を示す断面図である。
【００５７】
図６に要部を示す第３の実施形態に係るリベット締結装置３０は、押圧部３１および回転工具３２を有する。
【００５８】
押圧部３１は、被締結板材Ｂ１の表面（上面）を押圧するものであり、回転工具３２は、第２の実施形態で説明した回転工具２５と同様の構成である。
【００５９】
そして、被締結板材Ｂ１，Ｂ２に打ち込まれたリベット３の上面を押圧部３１で押さえたうえで（図６（ａ）参照）、被締結板材Ｂ２の裏面に突出するリベット３の先端に回転工具３２を押し当てて摩擦攪拌すると（図６（ｂ）参照）、軟化（塑性流動化）した金属組織がその周囲に広がり、リベット３の先端の潰し加工がなされる。
【００６０】
このように、回転工具３２を回転させながら被締結部材Ｂ１，Ｂ２に予め打ち込まれたリベット３へ押し当ててリベット３を摩擦熱で軟化させ、回転工具３２でリベット３を攪拌してリベット３の先端を潰すと、硬化した状態でリベット３の先端を潰す従来の方法に比べて、その加圧力を小さくすることができる。
【００６１】
なお、以上説明した本発明は、前記した実施形態に限定されることはなく、幅広く変形実施することができる。例えば、第１乃至第３の実施形態を適宜組み合わせて実施することができる。
【００６２】
また、図示の実施形態では、リベットおよびステムが被締結板材Ｂ１，Ｂ２の上側に位置し、ダイが下側に位置しているが、これに限定されることはなく、ステムとダイの位置が天地逆でもよいし、さらには、左右方向に位置していてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２のリベット締結方法によると、セルフピアッシングリベットを自己貫通させて被締結板材へ打ち込む従来のリベット締結方法に比べて、小さな加圧力でリベットを被締結板材へ圧入する（打ち込む）ことができるので、リベット締結装置の小型化を実現することが可能で、また、リベット締結装置の小型化に伴って、その取回しが容易になるため、リベット締結作業の作業効率が向上する。さらに、被締結板材は、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【００６４】
また、請求項３のリベット締結方法によると、被締結板材に打ち込まれたリベット先端の潰し加工に要する加圧力を低減することができる。
【００６５】
また、請求項４又は請求項５のリベット締結装置によれば、小さな加圧力でリベットを被締結板材へ圧入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第１の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面をリベットの締結手順ごとに示した図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、図１に続く手順を示した図である。
【図３】リベットの他の形態を示す断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第２の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面をリベットの締結手順ごとに示した図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、図１に続く手順を示した図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第３の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面を手順ごとに示した図である。
【符号の説明】
１，２，３ リベット
１０，２０，３０ リベット締結装置
１１，２１， 第一（円）筒部
１２，２２ ステム
１３，２３ 第二（円）筒部
１４，２４ ダイ
２５ 回転工具
Ｂ１，Ｂ２ 被締結板材
【発明の属する技術分野】
本発明は、リベット締結方法およびリベット締結装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の板材を重ねてカシメ付ける方法の一つとして、ダイとポンチとを有する締結装置により被締結板材へセルフピアッシングリベットを打ち込む方法が知られている。
【０００３】
この方法は、セルフピアッシングリベットを自己貫通させて被締結板材を締結するもので、例えば、被締結板材がアルミニウム合金製であれば、セルフピアッシングリベットには鉄製やアルミニウム合金製のものが使用されることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の方法は、被締結板材に下穴をあけないで、セルフピアッシングリベットを打ち込むために、スポット溶接の３〜５倍もの加圧力を要する。このため、被締結板材へセルフピアッシングリベットを打ち込む場合には、加圧力の大きいリベット締結装置を必要とし、また、リベット締結装置が大型になると、その取回しの自由度が制限され、意図した位置にセルフピアッシングリベットを打ち込むことができないなど、リベット締結作業の作業効率が悪い。
【０００５】
そこで、本発明は、小さい加圧力でリベットを打ち込むことが可能で、かつ、高い締結強度を得ることが可能なリベット締結方法およびリベット締結装置を提案することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、請求項１の発明は、リベットを回転させながら被締結板材へ押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該リベットで前記被締結板材を攪拌しつつ当該リベットを前記被締結部材へ圧入する、ことを特徴とするリベット締結方法である。
【０００７】
かかるリベット締結方法によると、リベットで被締結板材に摩擦熱を発生させ、被締結板材を軟化（塑性流動化）させたうえで、リベットを被締結板材へ圧入する（打ち込む）ので、小さい加圧力でリベットを打ち込むことができる。また、被締結板材は、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【０００８】
請求項２の発明は、回転工具を回転させながら被締結板材の裏面に押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該回転工具で前記被締結板材を攪拌しつつ前記被締結板材の表面側からリベットを圧入する、ことを特徴とするリベット締結方法である。
【０００９】
かかるリベット締結方法によると、回転工具で被締結板材に摩擦熱を発生させ、当該被締結板材を軟化（塑性流動化）させたうえで、リベットを被締結板材へ圧入する（打ち込む）ので、小さい加圧力でリベットを打ち込むことができる。すなわち、回転工具で当該被締結板材を表面側まで摩擦攪拌して当該被締結板材を軟化させたうえでリベットを被締結板材へ圧入するので、リベットに作用させる加圧力が小さくても、被締結板材を締結することができる。また、被締結板材は、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【００１０】
また、請求項２に記載のリベット締結方法は、前記回転工具で前記リベットを摩擦攪拌した後に、当該リベットを前記被締結板材へ圧入することが好ましい。すなわち、リベットを摩擦攪拌した後に、被締結板材へ圧入することで、リベットの金属組織と被締結板材の金属組織とが混ざり合い、その締結強度がより強固なものになる。
【００１１】
同様に、請求項２の記載のリベット締結方法は、前記リベットを回転させながら前記被締結板材へ圧入することが好ましい。このようにすると、回転工具の回転だけでなく、リベットの回転によっても被締結板材に摩擦熱が発生するので、被締結板材が軟化（塑性流動化）するまでの時間が短くなる。すなわち、被締結板材の表面側はリベットにより、裏面側は回転工具によりそれぞれ摩擦熱が発生するので、一方の面だけに摩擦熱を発生させる場合に比べて、被締結板材が軟化するまでの時間を短縮することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、回転工具を回転させながら被締結部材に打ち込まれたリベットへ押し当てて当該リベットを摩擦熱で軟化させ、当該回転工具で前記リベットを攪拌して、リベットの先端を潰す、ことを特徴とするリベット締結方法である。
【００１３】
かかるリベット締結方法は、被締結部材に打ち込まれたリベット先端の潰し加工を摩擦攪拌により行うものであり、潰し加工に要する加圧力を低減することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、被締結板材の表面を押圧する第一筒部と、当該第一筒部と前記被締結板材を挟んで対向し、前記被締結板材の裏面を押圧する第二筒部と、前記第一筒部に内包され、前記第一筒部の内径と等しい外径を有するステムと、前記第二筒部に内包され、前記第二筒部の内径と等しい外径を有するダイとを有するリベット締結装置であって、前記ステムは、その先端にリベットを保持した状態で回転可能で、かつ、前記被締結板材へ向かって移動可能であり、前記ダイは、前記ステムの前記被締結板材方向への移動と連動して前記被締結部材から離れる方向へ移動可能である、ことを特徴とする。
【００１５】
かかるリベット締結装置によると、そのリベットを回転させながら被締結板材へ押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該リベットで前記被締結板材を攪拌しつつ当該リベットを前記被締結部材へ圧入することができる。すなわち、第一筒部と第二筒部とにより被締結板材を挟んだうえで、第一筒部に内包されたステムでリベットを回転させつつ当該ステムを被締結板材へ向かって移動させて当該被締結板材に押し当てると、リベットとの摩擦によって被締結板材が軟化する。そして、ステムをさらに被締結板材へ向って移動させると、リベットが軟化した被締結板材へ圧入され、被締結板材はリベットにより摩擦攪拌される。また、リベットを被締結板材へ圧入すると、塑性流動化した金属組織が押し退けられるが、ステムの動きと連動させて第二筒部に内包されたダイを被締結板材から離れる方向へ移動させて、第二筒部とダイとの間に生じた段差部分に前記の金属組織を流入させることで、加圧力が増大するのを抑制することができる。
【００１６】
請求項５の発明は、被締結板材の表面を押圧する第一筒部と、当該第一筒部と前記被締結板材を挟んで対向し、前記被締結板材の裏面を押圧する第二筒部と、前記第一筒部に内包され、当該第一筒部の内径と等しい外径を有するステムと、前記第二筒部に内包され、当該第二筒部の内径と等しい外径を有するダイと、前記ダイに内包され、当該ダイの内径と等しい外径を有する回転工具とを有するリベット締結装置であって、前記ステムは、その先端にリベットを保持した状態で、前記被締結板材へ向かって移動可能であり、前記回転工具は、回転可能で、かつ、前記被締結板材へ向かって移動可能であり、前記ダイは、前記回転工具の前記被締結板材方向への移動と連動して前記被締結部材内を移動可能である、ことを特徴とする。
【００１７】
かかるリベット締結装置によると、回転工具を回転させながら被締結板材の裏面に押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該回転工具で前記被締結板材を攪拌しつつ前記被締結板材の表面側からリベットを圧入することができる。すなわち、第一筒部と第二筒部とにより被締結板材のリベット締結位置を挟んだうえで、第二筒部に内包された回転工具で被締結板材を摩擦攪拌する。そして、被締結板材が軟化した状態で第一筒部に内包されたステムを被締結板材へ向って移動させると、ステムの先端に保持されたリベットが被締結板材へ圧入される。また、回転工具を被締結板材へ圧入すると、塑性流動化した金属組織が押し退けられるが、回転工具の動きと連動させて第二筒部に内包されたダイを被締結板材から離れる方向へ移動させて、第二筒部とダイとの間に生じた段差部分に前記の金属組織を流入させることで、回転工具を被締結板材へ挿入するための加圧力が増大するのを抑制することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載のリベット締結装置は、前記ステムが、その先端にリベットを保持した状態で回転可能であることが好ましい。このようにすると、被締結板材の表面側はリベットにより、裏面側は回転工具によりそれぞれ摩擦熱が発生する。すなわち、被締結部材が軟化するまでの時間を短縮することが可能で、したがって、リベット締結作業の作業効率が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、上下に重ねられた２枚のアルミニウム合金製の被締結板材（被締結部材）をリベットにより締結する場合を例示するが、さらに多くの枚数の被締結板材を締結する場合にも適用可能である。
【００２０】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、第１の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面を締結手順ごとに示した図である。
【００２１】
図１に要部を示す第１の実施形態に係るリベット締結装置１０は、第一円筒部１１、この第一円筒部１１に内包されたステム１２、第二円筒部１３およびこの第二円筒部１３に内包されたダイ１４を有する。
【００２２】
第一円筒部１１および第二円筒部１３は、それぞれ円筒形状であり、被締結板材Ｂ１，Ｂ２を挟んで対向する。また、第一円筒部１１は、上下に重ねられた２枚の被締結板材Ｂ１，Ｂ２のうち上側に位置する被締結板材Ｂ１の表面（上面）を押圧し、第二円筒部１３は、下側に位置する被締結板材Ｂ２の裏面（下面）を押圧する。すなわち、第一円筒部１１と第二円筒部１３とにより、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の突合せ面が密着することになる。
【００２３】
ステム１２は、第一円筒部１１に内包され、第一円筒部１１の内径と等しい外径を有する。ステム１２の先端には、リベット１を保持する保持部１２ａが形成されている。第１の実施形態では、保持部１２ａは、ステム１１の先端面に突出して形成され、リベット１に形成されたねじ穴１ｃに螺合するように、その周面にねじ山が形成されている。
なお、ステム１２は、モータなどの回転駆動手段（図示せず）に接続され、中心軸回りに回転可能であり、また、油圧機構（図示せず）などにより被締結板材Ｂ１，Ｂ２に向かって（図１では、下方向）移動可能である。
【００２４】
ダイ１４は、第二円筒部１３に内包され、第二円筒部１３の内径と等しい外径を有する。ダイ１４は、ステム１２の被締結板材Ｂ１，Ｂ２方向（図１では、下方向）への移動と連動して被締結部材Ｂ１，Ｂ２から離れる方向（図１では、下方向）へ移動する。
【００２５】
また、被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入されるリベット１は、第１の実施形態では、その上下に第一円筒部１１の内径と等しい外径を有するフランジ１ａ，１ｂがそれぞれ形成されている。すなわち、図１（ａ）に示すように、リベット１の中央部分は、上下部分に対してくびれており、リベット１をステム１２へ取り付けると、第一円筒部１１との間に空隙Ｖが形成される。また、リベット１の上面には、ステム１２の保持部１２ａに螺合するねじ穴１ｃが形成されている。
【００２６】
なお、リベット１の材質は、鉄、チタン、アルミニウムなど様々な金属、合金により構成することができるが、被締結板材Ｂ１，Ｂ２がアルミニウム合金製であれば、リサイクル性の向上、電食の防止、軽量化といった観点から、好適には、アルミニウム合金製とするのがよい。すなわち、アルミニウム合金製の被締結板材Ｂ１，Ｂ２に対して、鉄製のリベットを用いると、異種金属が混ざることになるため、リサイクルが困難になり、また、異種金属同士が接触することになるので、電食が発生しやすく、表面処理など錆対策が必要になる。さらに、鉄製のリベットで締結すると、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の重量が増大してしまう。また、リベット１で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を摩擦攪拌することから、リベット１の耐熱温度は、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の耐熱温度よりも高いことが好ましい。
【００２７】
次に、リベット締結装置１０でリベット１を圧入する手順を図１および図２を参照して説明する。
【００２８】
まず、図１（ａ）に示すように、ステム１２の保持部１２ａにリベット１を取り付けたうえで、リベット締結装置１０を所定の位置へ移動させ、第一円筒部１１と第二円筒部１３とにより被締結板材Ｂ１，Ｂ２を押さえ込む。このとき、第一円筒部１１の下面とリベット１の下面とが面一にされ、第二円筒部１３の上面とダイ１４の上面とが面一にされている。
【００２９】
次に、リベット１を被締結板材Ｂ１へ押し当てた状態で、ステム１２を回転させてリベット１を供回りさせる。なお、ステム１２の回転方向は、保持部１２ａがリベット１のねじ穴１ｃに螺合する方向（締め付ける方向）である。これにより、リベット１は、ステム１２と供回りすることになる。
【００３０】
被締結板材Ｂ１へ接触した状態でリベット１を回転させると、被締結板材Ｂ１に摩擦熱が発生し、この摩擦熱により被締結板材Ｂ１が次第に軟化（塑性流動化）する。そして、ステム１２を被締結板材Ｂ１へ向かって徐々に移動させると、図１（ｂ）に示すように、リベット１は軟化した被締結板材Ｂ１へ圧入され、また、被締結板材Ｂ１はリベット１により摩擦攪拌される。また、リベット１を被締結板材Ｂ１へ圧入したときに、リベット１により押し退けられた金属組織は、空隙Ｖへ流入する。
【００３１】
次に、図１（ｃ）に示すように、ステム１２でリベット１を回転させつつ下方へさらに移動させて、被締結板材Ｂ１，Ｂ２を順次摩擦攪拌するとともに、リベット１を下方へ圧入していく。そして、空隙Ｖが塑性流動化した被締結板材Ｂ１，Ｂ２の金属組織で満たされたら、ステム１２の被締結板材Ｂ１，Ｂ２方向への移動と連動させて、ダイ１４を被締結部材Ｂ１，Ｂ２から離れる方向（図１では、下方向）へ移動させ、リベット１の圧入に伴って押し退けられた被締結板材Ｂ１，Ｂ２の金属組織を、第二円筒部１３とダイ１４とに生じた段差部分に流入させる。
【００３２】
そして、図２（ａ）に示すように、リベット１を適宜な位置まで圧入したら、ステム１２の回転および下方向への移動を停止し、被締結板材Ｂ１，Ｂ２が冷却固化した後に、ステム１２を逆方向に回転させて、リベット１のねじ穴１ｃとステム１２の保持部１２ａとの螺合を解除する。
【００３３】
このように、リベット１を回転させながら被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ押し当てて被締結板材Ｂ１，Ｂ２を摩擦熱で軟化（塑性流動化）させるとともに、リベット１で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を攪拌しつつ、リベット１を被締結部材Ｂ１，Ｂ２へ圧入する（打ち込む）と、リベット１は、軟化した状態の被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入されることになるので、硬化した状態でリベットを打ち込む従来の方法に比べて、その加圧力を小さくすることができる。したがって、リベット締結装置１０を小型化することが可能で、これに伴ってリベット締結装置１０の取回しの自由度が増すので、リベット締結作業の作業効率が向上する。
【００３４】
また、被締結板材Ｂ１，Ｂ２は、図２（ｂ）に示すように、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【００３５】
また、リベット１の高さ方向の中央が窪んでいることにより形成される空隙Ｖに軟化した状態の被締結板材Ｂ１，Ｂ２が充填され、この軟化した被締結板材Ｂ１，Ｂ２がその後に冷却固化することで、リベット１の抜止めが自ずと形成されるので、強固な接合を行うことができる。
【００３６】
なお、リベット１の形状は、前記のものに限定されることはなく、例えば、図３に示すように、攪拌用の突起部１ｄをフランジ１ａに形成して、摩擦攪拌性能を向上させてもよい。また、図示は省略するが、リベット１の外周面に攪拌翼を設けるなどして、摩擦攪拌性能をさらに向上させてもよい。
【００３７】
また、第１の実施形態では、ステム１２のみが回転する構成であったが、これに限定されることはなく、ダイ１４を回転可能に構成してもよい。ステム１２を回転させるときに、これに同期してダイ１４を回転させると、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の双方に摩擦熱が発生するため、より短時間で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を軟化させることができる。
【００３８】
また、第１の実施形態では、リベット１のねじ穴１ｃにステム１２の保持部１２ａを螺合させたが、これに限定されることはなく、例えば、リベット１にねじ穴１ｃの替わりとして六角穴を設けるとともに、保持部１２ａをこの六角穴に嵌合する断面六角形状に形成して、リベット１を保持するようにしてもよい。このようにすると、リベット１からステム１２を取り外し易くなる。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、図面を参照して説明する。図４および図５は、第２の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面を締結手順ごとに示した図である。
【００４０】
図４に要部を示す第２の実施形態に係るリベット締結装置２０は、第一円筒部２１、この第一円筒部２１に内包されたステム２２、第二円筒部２３、この第二円筒部２３に内包されたダイ２４およびこのダイ２４に内包された回転工具２５を有する。
【００４１】
第一円筒部２１および第二円筒部２３は、それぞれ円筒形状であり、被締結板材Ｂ１，Ｂ２を挟んで対向する。また、第一円筒部２１は、上下に重ねられた２枚の被締結板材Ｂ１，Ｂ２のうち上側に位置する被締結板材Ｂ１の表面（上面）を押圧し、第二円筒部２３は、下側に位置する被締結板材Ｂ２の裏面（下面）を押圧する。すなわち、第一円筒部２１と第二円筒部２３とにより、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の突合せ面が密着することになる。
【００４２】
ステム２２は、第一円筒部２１に内包され、第一円筒部２１の内径と等しい外径を有する。ステム２２の先端には、リベット２を保持する保持部２２ａが形成されている。第２の実施形態では、保持部２２ａは、ステム２２の先端に突出して形成され、リベット２に形成された溝部２ａと係合する。
なお、ステム２２は、被締結板材Ｂ１，Ｂ２に向かって（図４では、下方向）移動可能に構成されている。
【００４３】
ダイ２４は、第二円筒部２３に内包され、第二円筒部２３の内径と等しい外径を有する。ダイ２４は、回転工具の被締結板材Ｂ１，Ｂ２方向（図４では、上方向）への移動と連動して被締結板材Ｂ１，Ｂ２から離れる方向（図４では、下方向）へ移動可能に構成されている。
【００４４】
回転工具２５は、ダイ２４に内包され、ダイ２４の内径と等しい外径を有し、先端面にプローブ２５ａが突出して形成されている。
また、回転工具２５は、モータなどの回転駆動手段（図示せず）に接続され、中心軸回りに回転可能であり、また、被締結板材Ｂ１，Ｂ２に向かって（図４では、上方向）移動可能である。
【００４５】
また、リベット２は、第２の実施形態では、円錐台形状に形成され、図４（ａ）に示すように、その上部の外径が第一円筒部２１の内径と等しくなるように形成されている。また、リベット２の上面には、ステム２２の保持部２２ａと係合する溝部２ａが形成されている。
【００４６】
次に、リベット締結装置２０でリベット２を圧入する手順を図４および図５を参照して説明する。
【００４７】
まず、図４（ａ）に示すように、第一円筒部２１の内部にリベット２を内包した状態でリベット締結装置２０を所定の位置へ移動させるとともに、第一円筒部２１と第二円筒部２３とにより被締結板材Ｂ１，Ｂ２を押さえ込む。このとき、第一円筒部２１の下面とリベット２の下面とが面一にされ、第二円筒部２３の上面とダイ２４の上面と回転工具２５のプローブ２５ａとが面一にされている。
【００４８】
次に、リベット２をステム２２で被締結板材Ｂ２へ押し当てた状態で、回転工具２５を回転させ、被締結板材Ｂ２を摩擦熱により軟化（塑性流動化）させる。
【００４９】
図４（ｂ）に示すように、回転工具２５を被締結板材Ｂ２へ向かって上方へ移動させると、回転工具２５により被締結板材Ｂ２が摩擦攪拌される。また、軟化した被締結板材Ｂ２が押し退けられるので、回転工具２５の被締結板材Ｂ１，Ｂ２方向（図４では、上方向）への移動と連動させてダイ２４を被締結部材Ｂ１，ｂ２から離れる方向（図４では、下方向）へ移動させ、第二円筒部１３とダイ１４とに生じた段差部分に軟化した被締結板材Ｂ２の金属組織を流入させる。
【００５０】
回転工具２５を上昇させて被締結板材Ｂ１，Ｂ２を摩擦攪拌し、最終的には、図４（ｃ）に示すように、回転工具２５をリベット２の下部まで挿入してリベット２の下部を摩擦攪拌する。このとき、リベット２は、溝部２ａがステム２２の保持部２２ａに係合しているので、回転工具２５と供回りすることはない。
【００５１】
そして、図５（ａ）に示すように、回転工具２５を回転させつつ下方向へ移動させるとともに、ステム２２を下方向へ移動させ、リベット２を被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入する。また、ダイ２４は、回転工具２５の動きに合わせて上昇させる。
【００５２】
このように、回転工具２５を回転させながら被締結板材Ｂ２の裏面に押し当てて、被締結板材Ｂ２を摩擦熱で軟化（塑性流動化）させ、回転工具２５で被締結板材Ｂ１，Ｂ２を攪拌しつつ被締結板材Ｂ１の表面側からリベット２を圧入する（打ち込む）と、リベット２は、軟化した状態の被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入されることになるので、硬化した状態でリベットを打ち込む従来の方法に比べて、その加圧力を小さくすることができる。したがって、リベット締結装置２０を小型化することが可能で、これに伴ってリベット締結装置２０の取回しの自由度が増すので、リベット締結作業の作業効率が向上する。
【００５３】
また、被締結板材Ｂ１，Ｂ２は、図５（ｂ）に示すように、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【００５４】
さらに、回転工具２５でリベット２の下部を摩擦攪拌しつつ、リベット２を被締結板材Ｂ１，Ｂ２へ圧入すると、被締結板材Ｂ１，Ｂ２の金属組織とリベット２の金属組織とが混ざり合った状態になるので、その締結強度が大きくなる。
【００５５】
なお、第２の実施形態では、リベット２に溝部２ａにステム２２の保持部２２ａを係合して、リベット２が回転工具２５と供回りするのを防止したが、これらを設けずにリベット２の供回りを許容してもよい。
【００５６】
（第３の実施形態）
最後に第３の実施形態を、図面を参照して説明する。図６は、第３の実施形態に係るリベット締結装置の要部を示す断面図である。
【００５７】
図６に要部を示す第３の実施形態に係るリベット締結装置３０は、押圧部３１および回転工具３２を有する。
【００５８】
押圧部３１は、被締結板材Ｂ１の表面（上面）を押圧するものであり、回転工具３２は、第２の実施形態で説明した回転工具２５と同様の構成である。
【００５９】
そして、被締結板材Ｂ１，Ｂ２に打ち込まれたリベット３の上面を押圧部３１で押さえたうえで（図６（ａ）参照）、被締結板材Ｂ２の裏面に突出するリベット３の先端に回転工具３２を押し当てて摩擦攪拌すると（図６（ｂ）参照）、軟化（塑性流動化）した金属組織がその周囲に広がり、リベット３の先端の潰し加工がなされる。
【００６０】
このように、回転工具３２を回転させながら被締結部材Ｂ１，Ｂ２に予め打ち込まれたリベット３へ押し当ててリベット３を摩擦熱で軟化させ、回転工具３２でリベット３を攪拌してリベット３の先端を潰すと、硬化した状態でリベット３の先端を潰す従来の方法に比べて、その加圧力を小さくすることができる。
【００６１】
なお、以上説明した本発明は、前記した実施形態に限定されることはなく、幅広く変形実施することができる。例えば、第１乃至第３の実施形態を適宜組み合わせて実施することができる。
【００６２】
また、図示の実施形態では、リベットおよびステムが被締結板材Ｂ１，Ｂ２の上側に位置し、ダイが下側に位置しているが、これに限定されることはなく、ステムとダイの位置が天地逆でもよいし、さらには、左右方向に位置していてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２のリベット締結方法によると、セルフピアッシングリベットを自己貫通させて被締結板材へ打ち込む従来のリベット締結方法に比べて、小さな加圧力でリベットを被締結板材へ圧入する（打ち込む）ことができるので、リベット締結装置の小型化を実現することが可能で、また、リベット締結装置の小型化に伴って、その取回しが容易になるため、リベット締結作業の作業効率が向上する。さらに、被締結板材は、リベット締結位置において摩擦攪拌接合されることになるので、その締結強度も大きい。
【００６４】
また、請求項３のリベット締結方法によると、被締結板材に打ち込まれたリベット先端の潰し加工に要する加圧力を低減することができる。
【００６５】
また、請求項４又は請求項５のリベット締結装置によれば、小さな加圧力でリベットを被締結板材へ圧入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第１の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面をリベットの締結手順ごとに示した図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、図１に続く手順を示した図である。
【図３】リベットの他の形態を示す断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第２の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面をリベットの締結手順ごとに示した図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、図１に続く手順を示した図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第３の実施形態に係るリベット締結装置の要部の断面を手順ごとに示した図である。
【符号の説明】
１，２，３ リベット
１０，２０，３０ リベット締結装置
１１，２１， 第一（円）筒部
１２，２２ ステム
１３，２３ 第二（円）筒部
１４，２４ ダイ
２５ 回転工具
Ｂ１，Ｂ２ 被締結板材
Claims (5)
- リベットを回転させながら被締結部材へ押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該リベットで前記被締結板材を攪拌しつつ当該リベットを前記被締結部材へ圧入する、ことを特徴とするリベット締結方法。
- 回転工具を回転させながら被締結板材の裏面に押し当てて当該被締結板材を摩擦熱で軟化させ、当該回転工具で前記被締結板材を攪拌しつつ前記被締結板材の表面側からリベットを圧入する、ことを特徴とするリベット締結方法。
- 回転工具を回転させながら被締結部材に打ち込まれたリベットへ押し当てて当該リベットを摩擦熱で軟化させ、当該回転工具で前記リベットを攪拌してリベットの先端を潰す、ことを特徴とするリベット締結方法。
- 被締結板材の表面を押圧する第一筒部と、
当該第一筒部と前記被締結板材を挟んで対向し、前記被締結板材の裏面を押圧する第二筒部と、
前記第一筒部に内包され、前記第一筒部の内径と等しい外径を有するステムと、
前記第二筒部に内包され、前記第二筒部の内径と等しい外径を有するダイとを有するリベット締結装置であって、
前記ステムは、その先端にリベットを保持した状態で回転可能で、かつ、前記被締結板材へ向かって移動可能であり、
前記ダイは、前記ステムの前記被締結板材方向への移動と連動して前記被締結部材から離れる方向へ移動可能である、ことを特徴とするリベット締結装置。 - 被締結板材の表面を押圧する第一筒部と、
当該第一筒部と前記被締結板材を挟んで対向し、前記被締結板材の裏面を押圧する第二筒部と、
前記第一筒部に内包され、当該第一筒部の内径と等しい外径を有するステムと、
前記第二筒部に内包され、当該第二筒部の内径と等しい外径を有するダイと、前記ダイに内包され、当該ダイの内径と等しい外径を有する回転工具とを有するリベット締結装置であって、
前記ステムは、その先端にリベットを保持した状態で、前記被締結板材へ向かって移動可能であり、
前記回転工具は、回転可能で、かつ、前記被締結板材へ向かって移動可能であり、
前記ダイは、前記回転工具の前記被締結板材方向への移動と連動して前記被締結部材内を移動可能である、ことを特徴とするリベット締結装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002174834A JP3976251B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | リベット締結方法およびリベット締結装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002174834A JP3976251B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | リベット締結方法およびリベット締結装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004017084A true JP2004017084A (ja) | 2004-01-22 |
| JP3976251B2 JP3976251B2 (ja) | 2007-09-12 |
Family
ID=31173705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002174834A Expired - Fee Related JP3976251B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | リベット締結方法およびリベット締結装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3976251B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005219094A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Honda Motor Co Ltd | 摩擦撹拌接合方法及びその治具 |
| KR100765843B1 (ko) | 2006-04-28 | 2007-10-10 | 주식회사 성우하이텍 | 알루미늄 패널의 접합방법 |
| JP2007301576A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 部品のスタッド接合方法 |
| WO2008072380A1 (ja) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Hino Motors, Ltd. | 部材接合方法及び構造 |
| JP2008168334A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-24 | Hino Motors Ltd | 部材接合方法及び構造 |
| JP2010038287A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Kawakami Sangyo Co Ltd | リベット及びその使用方法 |
| DE102009040526A1 (de) * | 2009-09-08 | 2011-03-10 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zum Rührreibschweißen, Vorrichtung und Bauteil |
| CH702672A1 (de) * | 2010-02-10 | 2011-08-15 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum verbinden von schaufeln einer turbine mit einem deckbandelement. |
| DE102011109812A1 (de) * | 2011-08-08 | 2013-02-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung einer Bauteilverbindung |
| JP2015522423A (ja) * | 2012-07-13 | 2015-08-06 | ヘンロブ・リミテッド | スポット接合装置及び方法 |
| EP2905091A1 (fr) * | 2014-02-07 | 2015-08-12 | Bollhoff Otalu S.A. | Procédé d'assemblage d'un insert sur un support |
| JP2018504281A (ja) * | 2015-02-05 | 2018-02-15 | エジョット ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 摩擦溶接接続を形成するための接続部材 |
| CN109373566A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-02-22 | 广东万家乐燃气具有限公司 | 一种燃烧器、燃烧器的组装方法及热水器 |
| EP2552636B1 (de) * | 2010-03-29 | 2020-07-08 | EJOT GmbH & Co. KG | VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER REIBSCHWEIßVERBINDUNG ZUR VERBINDUNG VON MINDESTENS ZWEI PLATTENARTIGEN BAUTEILEN |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109530598B (zh) * | 2018-11-21 | 2020-09-01 | 上海交通大学 | 半空心铆钉及其无预制孔铆接装置及方法 |
-
2002
- 2002-06-14 JP JP2002174834A patent/JP3976251B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4542795B2 (ja) * | 2004-02-05 | 2010-09-15 | 本田技研工業株式会社 | 摩擦撹拌接合方法及びその治具 |
| JP2005219094A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Honda Motor Co Ltd | 摩擦撹拌接合方法及びその治具 |
| KR100765843B1 (ko) | 2006-04-28 | 2007-10-10 | 주식회사 성우하이텍 | 알루미늄 패널의 접합방법 |
| JP2007301576A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 部品のスタッド接合方法 |
| WO2008072380A1 (ja) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Hino Motors, Ltd. | 部材接合方法及び構造 |
| JP2008168334A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-24 | Hino Motors Ltd | 部材接合方法及び構造 |
| US7954692B2 (en) | 2006-12-15 | 2011-06-07 | Hino Motors, Ltd. | Structure and method for joining members of structure via friction stir processing |
| JP2010038287A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Kawakami Sangyo Co Ltd | リベット及びその使用方法 |
| JP4714247B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2011-06-29 | 川上産業株式会社 | リベット及びその使用方法 |
| DE102009040526A1 (de) * | 2009-09-08 | 2011-03-10 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zum Rührreibschweißen, Vorrichtung und Bauteil |
| DE102009040526B4 (de) * | 2009-09-08 | 2017-08-03 | Airbus Defence and Space GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils durch Rührreibschweißen, deren Verwendung sowie rührreibgeschweißtes Bauteil |
| CH702672A1 (de) * | 2010-02-10 | 2011-08-15 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum verbinden von schaufeln einer turbine mit einem deckbandelement. |
| EP2552636B1 (de) * | 2010-03-29 | 2020-07-08 | EJOT GmbH & Co. KG | VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER REIBSCHWEIßVERBINDUNG ZUR VERBINDUNG VON MINDESTENS ZWEI PLATTENARTIGEN BAUTEILEN |
| DE102011109812B4 (de) * | 2011-08-08 | 2013-08-01 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung einer Bauteilverbindung |
| DE102011109812A1 (de) * | 2011-08-08 | 2013-02-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung einer Bauteilverbindung |
| JP2015522423A (ja) * | 2012-07-13 | 2015-08-06 | ヘンロブ・リミテッド | スポット接合装置及び方法 |
| JP2017226012A (ja) * | 2012-07-13 | 2017-12-28 | ヘンロブ・リミテッド | スポット接合装置及び方法 |
| US10464122B2 (en) | 2012-07-13 | 2019-11-05 | Atlas Copco Ias Uk Limited | Spot-joining apparatus and methods |
| US10695822B2 (en) | 2012-07-13 | 2020-06-30 | Atlas Copco Ias Uk Limited | Blind riveting apparatus and methods |
| EP2905091A1 (fr) * | 2014-02-07 | 2015-08-12 | Bollhoff Otalu S.A. | Procédé d'assemblage d'un insert sur un support |
| FR3017316A1 (fr) * | 2014-02-07 | 2015-08-14 | Bollhoff Otalu Sa | Procede d'assemblage d'un insert sur un support |
| JP2018504281A (ja) * | 2015-02-05 | 2018-02-15 | エジョット ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 摩擦溶接接続を形成するための接続部材 |
| CN109373566A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-02-22 | 广东万家乐燃气具有限公司 | 一种燃烧器、燃烧器的组装方法及热水器 |
| CN109373566B (zh) * | 2018-10-25 | 2023-10-10 | 广东万家乐燃气具有限公司 | 一种燃烧器、燃烧器的组装方法及热水器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3976251B2 (ja) | 2007-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2004017084A (ja) | リベット締結方法およびリベット締結装置 | |
| US7832970B2 (en) | Friction stir nut and method of joining therewith | |
| JP3400409B2 (ja) | 接合方法及び接合装置 | |
| JP4754256B2 (ja) | 摩擦撹拌点接合用回転工具及びそれを用いた摩擦撹拌点接合方法 | |
| JP4872080B2 (ja) | 摩擦撹拌点接合用回転工具 | |
| JP4986532B2 (ja) | 摩擦撹拌接合方法 | |
| US9937588B2 (en) | Friction stir welding method | |
| US20060213954A1 (en) | Method and joining element for joining workpieces | |
| JP2004058135A (ja) | 接合方法及び接合ツール | |
| US6892924B2 (en) | Precessing rivet and method for friction stir riveting | |
| JP2010125495A (ja) | 接合方法 | |
| WO2020158081A1 (ja) | 接合方法 | |
| JP3681156B2 (ja) | 点接合継ぎ手及び点接合方法 | |
| JP4413677B2 (ja) | 異種金属部材の点接合方法 | |
| JP2007000880A (ja) | 摩擦撹拌点接合方法 | |
| JP2007283317A (ja) | 部材接合方法 | |
| JP2006205190A (ja) | 異種金属材料の接合方法 | |
| JP4806256B2 (ja) | ねじ軸形成方法 | |
| JP2007054885A (ja) | 接合ツールおよび摩擦撹拌接合方法 | |
| JP2000158154A (ja) | アルミニウム合金板材の接合方法 | |
| JP2002144053A (ja) | 摩擦攪拌ツールおよびこれを用いた接合方法ならびに鋳物表面の微細空隙除去方法 | |
| JP5050675B2 (ja) | 接合方法 | |
| JP2005288465A (ja) | 摩擦攪拌点接合方法及び摩擦攪拌点接合装置 | |
| JP7188121B2 (ja) | 接合装置 | |
| JP2005021948A (ja) | 摩擦スポット接合方法およびその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070328 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20070521 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20070613 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070615 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100629 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110629 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110629 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130629 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |